Zusammenfassung
Die Biophysik ist ein relativ junges Arbeitsgebiet der Physik, das Erklärungen für Vorgänge in lebenden Systemen sucht. Eine große Herausforderung liegt darin, ein quantitatives Verständnis über das komplexe Zusammenspiel von biologischen Molekülen zu entwickeln und Prinzipien aufzuklären, nach denen sich biologische Systeme organisieren und lebenswichtige Funktionen erfüllen. Die interdisziplinäre Forschung der Biophysik zeichnet sich durch ihren quantitativen, messtechnischen Ansatz aus. Sie hat auch immer wieder technologische Neuentwicklungen hervorgebracht, z. B. bildgebende Verfahren, die heute in der Medizin verwendet werden.
Dieses Kapitel geht exemplarisch auf wichtige Forschungsbereiche der Biophysik ein. Dazu gehören „Struktur biologischer Moleküle“, „Biophysik der Zelle“, „Molekulare Maschinen“, „Hochentwickelte Prozesse“ (Nervenleitung und Photosynthese). Auch eingesetzte Forschungsmethoden werden angesprochen, und es kommen fachspezifische Darstellungsformen zum Einsatz.
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Weiterführende Hinweise
Es gibt nur wenige Anleitungen für ausgearbeitete Versuche. Spezialliteratur zur Biophysik im Unterricht mit didaktischen Hinweisen gibt es bisher in kleiner Zahl (s. Dietrich und Wiesner 2013 sowie die „Handreichung zur Biophysik“, Staatsinstitut für Schulqualität und Bildungsforschung 2009). Eine Liste weiterführender deutschsprachiger Biophysik-Lehrbücher ist unten zu finden. Es ist zu beachten, dass diese Literatur in der Regel für Biophysik Vorlesungen im Rahmen von Bachelor- oder Masterstudiengängen konzipiert wurden. Für den Schulunterricht sehr gut geeignet sind die Lehrbücher von Mäntele (1988) sowie von Schünemann (2000). Ein Beispiel für eine Sammlung von Schulexperimenten zum Thema „Physik weicher Materie“ ist in der Linksammlung zu finden.
Die Autoren bedanken sich für eine informative Diskussion mit Frau StR Angelika Matzke.
Adam, G., Läuger, P., Stark, G. (2009). Physikalische Chemie und Biophysik. Springer DE.
Alberts, B., Bray, D., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Watson, J. D. (1994). Molecular biology of the cell. Garland, New York.
Cotterill, R. (2008). Biophysik, Berlin: Wiley-VCH.
Daume, M. (1993). Molekulare Biophysik. Braunschweig: Vieweg.
Glaser, R. (1996). Biophysik. Heidelberg: Spektrum-Akademischer Verlag.
Goldstein, R. E., Nelson, P. C., Powers, T. R. (2005). Teaching biological physics. Physics today. 58(3), 46–51.
Mäntele, W. (2012). Biophysik. Stuttgart: Ulmer, UTB.
Markl Biologie Schülerbuch Oberstufe Stuttgart: Klett Verlag.
Merkel, R, Sackmann, E. (2010). Lehrbuch der Biophysik. Berlin: Wiley VCH.
Pfützner, H. (2003). Angewandte Biophysik. Berlin: Springer
Linksammlung
Auf folgenden Internetseiten findet man Angebote für Schüler und Lehrer mit Informationen rund um die Biophysik.
http://jacobs.physik.uni-saarland.de/lab-in-a-box/startseite.htm (Internetseite mit Schulexperimenten zum Thema Materialien)
http://www.biophy.de (Internetseite zum Lehrbuch Merkel/Sackmann: Biophysik)
https://www.isb.bayern.de/gymnasium/materialien/g/grundlagen-der-biophysik/
Literatur
Huxley H. E. (1972). Sarkomer. In: Geoffrey Bourne. The Structure and Function of Muscle, vol. 1, New York and London: Academic Press, 301–387.
Mäntele, W. (2012). Biophysik. Stuttgart: Ulmer, UTB.
Pfützner, H. (2003). Angewandte Biophysik. Berlin: Springer
Phillips, R., & Quake, S. R. (2006). The biological frontier of physics. Physics Today, 59, 38.
Phillips, R., Kondev, J., Theriot, J., Garcia, H., & Chasan, B. (2010). Physical biology of the cell. American Journal of Physics, 78, 1230.
Schünemann, V. (2005). Biophysik eine Einführung. Berlin: Springer.
Staatsinstitut für Schulqualität und Bildungsforschung (Hrsg.) (2009). Handreichung: Grundlagen der Biophysik- Handreichung für den Unterricht in der gymnasialen Oberstufe. Briggs Verlag.
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Rädler, J., Rief, M., Woehlke, G., Zinth, W. (2020). Biophysik. In: Kircher, E., Girwidz, R., Fischer, H. (eds) Physikdidaktik | Methoden und Inhalte. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-59496-4_12
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Publisher Name: Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg
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Online ISBN: 978-3-662-59496-4
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